The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers C
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v.55
no.8
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pp.404-410
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2006
Toward the practical applications, on operation of conduction-cooled HTS SMES at temperatures well below 40[K] should be investigated, in order to take advantage of a greater critical current density of HTS and considerably reduce the size and weight of the system. In order to take advantage of a greater critical current density of high temperature superconducting (HTS) and considerably reduce the size and weight of the system, conduction-cooled HTS superconducting magnetic energy storage (SMES) at temperatures well below 40[K] should be investigated. This work focuses on the breakdown and flashover phenomenology of dielectrics exposed in air and/or vacuum for temperatures ranging from room temperature to cryogenic temperature. Firstly, we summarize the insulation factors of the magnet for the conduction cooled HTS SMES. And Secondly a surface flashover as well as volume breakdown in air and/or vacuum with two kind insulators has been investigated. Finally, we will discuss applications for the HTS SMES including aging studies on model coils exposed in vacuum at cryogenic temperature. The commercial application of many conduction-cooled HTS magnets, however, requires refrigeration at temperatures below 40[K], in order to take advantage of a greater critical current density of HTS and reduce considerably the size and weight of the system. The magnet is driven in vacuum condition. The need to reduce the size and weight of the system has led to the consideration of the vacuum as insulating media. We are studying on the insulation factors of the magnet for HTS SMES. And we experiment the spacer configure effect in the dielectric flashover characteristics. From the results, we confirm that our research established basic information in the insulation design of the magnet.
The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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v.17
no.9
s.112
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pp.860-865
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2006
In this paper, a novel tunable inter-digital capacitor using dielectric tunable $Bi_2O_3-ZnO-Nb_2O_5(BZN)$ pyrochlore thin films is proposed. In order to improve the tunability and reduce DC bias voltage using the fringing electric field, the electrodes of the inter-digital capacitor are embedded in the thin film. Designed results using a 2.5 D simulator show that the tunability of the proposed inter-digital capacitor improves by 10 %, compared to the conventional inter-digital capacitor. The proposed IDC, which is based on the simulation results, was fabricated, using the BZN thin film deposited by a reactive RF magnetron sputtering on the on the silicon substrate. The fabricated inter-digital capacitor shows the maximum tunability of 50 % at 5.8 GHz and 18 V DC applied.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers C
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v.55
no.8
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pp.392-398
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2006
The properties of tunable dielectric materials on RF frequency band are important high tunability and low loss for RF variable devices, variable capacitor, phased array antenna and other components application. Various composite of BST(barium strontium titanate) ratio combined with other non-electrical active oxide ceramics have been formulated for such uses. We present the tunable properties and Curie temperature on BST thick films. The grain growth of the weight ratio of $BaTiO_3$ increased. This can be explained by the substitute $Sr^{2+}$ ion for $Ba^{2+}$ ion in the $BaTiO_3$ system. The Curie temperature was shifted to lower temperature with increasing $SrTiO_3$in the $BaTiO_3-SrTiO_3$ system, because of decreasing the lattice constant. Also, the dielectric constant, tunability and K-factor of $(Ba_xSr_{1-x})TiO_3$ at over the Curie temperature decreased, at over the $60^{\circ}C$ fixation, maximum dielectric constant at Curie temperature and hence sharper phase transformation occurred at Curie temperature. The result were interpreted as a process of internal stress relaxation resulting form the increase of $90^{\circ}$ domains induced the BST. As a result, It is concluded that over the Curie temperature, frequency response and DC field effect for the tunable properties of BST thick film are suppressed by the transition broadening. For the application of tunable devices, that the curie temperature was investigated to be increased.
New piezoelectric and triboelectric materials for energy harvesting are being widely researched to reduce their processing cost and complexity and to improve their energy conversion efficiency. In this study, BaTiO3 films of various thickness were deposited on Ni foams by R.F. magnetron sputtering to study the piezoelectric and triboelectric properties of the porous spongy structure materials. Then piezoelectric nanogenerators (PENGs) were prepared with spongy structured BaTiO3 and PDMS composite. The output performance exhibited a positive dependence on the thickness of the BaTiO3 film, pushing load, and poling. The PENG output voltage and current were 4.4 V and 0.453 ㎂ at an applied stress of 120 N when poled with a 300 kV/cm electric field. The electrical properties of the fabricated PENG were stable even after 5,000 cycles of durability testing. The triboelectric nanogenerators (TENGs) were fabricated using spongy structured BaTiO3 and various polymer films as dielectrics and operated in a vertical contact separation mode. The maximum peak to peak voltage and current of the composite film-based triboelectric nanogenerator were 63.2 V and 6 ㎂, respectively. This study offers new insights into the design and fabrication of high output nanogenerators using spongy structured materials.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.24
no.12
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pp.939-943
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2011
In this paper, reliability of the two sandwiched MIM capacitors of $Al_2O_3-HfO_2-Al_2O_3$ (AHA) and $SiO_2-HfO_2-SiO_2$ (SHS) with hafnium-based dielectrics was analyzed using two kinds of voltage stress; DC and AC voltage stresses. Two MIM capacitors have high capacitance density (8.1 fF/${\mu}m^2$ and 5.2 fF/${\mu}m^2$) over the entire frequency range and low leakage current density of ~1 nA/$cm^2$ at room temperature and 1 V. The charge trapping in the dielectric shows that the relative variation of capacitance (${\Delta}C/C_0$) increases and the variation of voltage linearity (${\alpha}$/${\alpha}_0$) gradually decreases with stress-time under two types of voltage stress. It is also shown that DC voltage stress induced greater variation of capacitance density and voltage linearity than AC voltage stress.
Organic semiconductor-based soft electronics has potential advantages for next-generation electronics and displays, which request mobile convenience, flexibility, light-weight, large area, etc. Organic field-effect transistors (OFET) are core elements for soft electronic applications, such as e-paper, e-book, smart card, RFID tag, photovoltaics, portable computer, sensor, memory, etc. An optimal multi-layered structure of organic semiconductor, insulator, and electrodes is required to achieve high-performance OFET. Since most organic semiconductors are self-assembled structures with weak van der Waals forces during film formation, their crystalline structures and orientation are significantly affected by environmental conditions, specifically, substrate properties of surface energy and roughness, changing the corresponding OFET. Organo-compatible insulators and surface treatments can induce the crystal structure and orientation of solution- or vacuum-processable organic semiconductors preferential to the charge-carrier transport in OFET.
Park, Su-Yeon;Kang, Dong-Heon;Kim, Young-Ho;Gil, Sang-Keun
Journal of IKEEE
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v.12
no.3
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pp.131-137
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2008
A silicon Fabry-Perot tunable thermo-optic filter for WDM using the thin film silicon coating is proposed and experimented. The filter is implemented by using the CMP process and polishing both sides of the commercial silicon wafer with normal thickness of 100${\mu}m{\pm}$1%. The filter also has 2-layer or 3-layer dielectrics thin film coating mirror which are alternated ${\lambda}$/4 layers of $SiO_2$($n_{low}$=1.44) and a-Si($n_{high}$=3.48) for the central wavelength of 1550nm by RF sputtering. The experiment shows that FSR is 3.61nm and FWHM is 0.56nm and the finesse is 6.4 for 2-layer mirror with the reflection of 61%, and that FSR is 3.36nm and FWHM is 0.13nm and the finesse is 25.5 for 3-layer mirror with the reflection of 89%. According to thermo-optic effect, the transmitted central wavelength of 1549.73nm at $23^{\circ}C$ is shifted to 1550.91nm at $30^{\circ}C$ and 1553.46nm at $60^{\circ}C$ for 2-layer mirror, and the transmitted central wavelength of 1549.83nm at $23^{\circ}C$ is shifted to 1550.92nm at $30^{\circ}C$ and 1553.07nm at $60^{\circ}C$ for 3-layer mirror.
Kim Dong Kyun;Won Jong Hwa;Potapov Sergey N.;Meriakri Viacheslav V.;Chigryai Evgenii E.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.42
no.1
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pp.39-45
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2005
As a basic research for the development of a non-invasive blood glucose sensor using millimeter waves, we have presented a method for measuring the dielectric properties of high loss dielectrics, based on the reflection method, and investigated the variation of the dielectric properties of glucose-water and glucose -0.9% NaCl solutions in the 10~90 GHz range. In the proposed method, a minimal reflection condition is formed by placing a specially-chosen low-loss plane-parallel plate in front of a high-loss medium under test at a given frequency range. Using the minimal power reflection coefficient and the corresponding frequency at this condition, tile dielectric properties of the medium can be determined. The measured results on pure water have shown the adequacy of the proposed method. The measured results on glucose-water and glucose -0.9% NaCl solutions in the 10~90 GHz range showed that the variations of the dielectric properties of glucose solutions according to the change of their glucose concentration were maximum in the 30~45 GHz range. From these facts we concluded that the variation of about 3 mole/L in the glucose solutions must be distinguished With the measurement accuracies of ±0.1 dB and ±0.01 GHz.
The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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v.29
no.6
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pp.407-410
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2018
As the operating frequency of an electromagnetic wave increases, the maximum output and wavelength of the wave decreases, so that the size of the circuit cannot be reduced. As a result, the fabrication of a circuit with high power (of the order of or greater than kW range) and terahertz wave frequency band is limited, due to the problem of circuit size, to the order of ${\mu}m$ to mm. In order to overcome these limitations, we propose a source design technique for 0.1 THz~0.3 GW level with cylindrical shape (diameter ~2.4 cm). Modeling and computational simulations were performed to optimize the design of the high-power electromagnetic sources based on Cherenkov radiation generation technology using the principle of plasma wakefield acceleration with ponderomotive force and artificial dielectrics. An effective design guideline has been proposed to facilitate the fabrication of high-power terahertz wave vacuum devices of large diameter that are less restricted in circuit size through objective verification.
Journal of the Korean Applied Science and Technology
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v.27
no.2
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pp.137-143
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2010
Oxide semiconductors Thin-film transistors are an exemplified one owing to its excellent ambient stability and optical transparency. In particular zinc oxide (ZnO) has been reported because It has stability in air, a high electron mobility, transparency and low light sensitivity, compared to any other materials. For this reasons, ZnO TFTs have been studied actively. Furthermore, we expected that would be satisfy the demands of flexible display in new generation. In order to do that, ZnO TFTs must be fabricated that flexible substrate can sustain operating temperature. So, In this paper we have studied low-temperature process of zinc oxide(ZnO) thin-film transistors (TFTs) based on silicon nitride ($SiN_x$)/cross-linked poly-vinylphenol (C-PVP) as gate dielectric. TFTs based on oxide fabricated by Low-temperature process were similar to electrical characteristics in comparison to conventional TFTs. These results were in comparison to device with $SiN_x$/low-temperature C-PVP or $SiN_x$/conventional C-PVP. The ZnO TFTs fabricated by low-temperature process exhibited a field-effect mobility of $0.205\;cm^2/Vs$, a thresholdvoltage of 13.56 V and an on/off ratio of $5.73{\times}10^6$. As a result, We applied experimental for flexible PET substrate and showed that can be used to ZnO TFTs for flexible application.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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